Осциллограф это прибор для измерения чего. Осциллограф — прибор для измерения и анализа электрических сигналов

Что такое осциллограф и для чего он используется. Какие типы осциллографов существуют. Как работает осциллограф. Какие параметры сигналов можно измерить с помощью осциллографа. Где применяются осциллографы.

Что такое осциллограф и его основное назначение

Осциллограф — это электронный измерительный прибор, предназначенный для визуального наблюдения и анализа формы электрических сигналов. Основная функция осциллографа — отображение зависимости напряжения исследуемого сигнала от времени в виде графика на экране.

С помощью осциллографа можно измерить следующие параметры сигналов:

• Амплитуду напряжения
• Частоту
• Период колебаний
• Длительность импульсов
• Время нарастания и спада фронтов импульсов
• Фазовый сдвиг между сигналами
• Спектральный состав сигнала

Это делает осциллограф незаменимым инструментом для разработки, тестирования и ремонта электронных устройств в самых разных областях техники.

Основные типы осциллографов

Существует несколько основных типов осциллографов:

Аналоговые осциллографы

Используют электронно-лучевую трубку для отображения сигнала. Сигнал непосредственно управляет отклонением электронного луча по вертикали, а развертка во времени обеспечивается горизонтальным отклонением луча. Имеют ограниченную полосу пропускания и функциональность.

Цифровые запоминающие осциллографы

Преобразуют входной сигнал в цифровую форму с помощью АЦП. Сохраняют оцифрованные данные во внутренней памяти и отображают их на ЖК-дисплее. Обладают широкими возможностями по обработке и анализу сигналов.

Цифровые фосфорные осциллографы

Сочетают преимущества аналоговых и цифровых осциллографов. Имеют высокую скорость захвата сигналов и позволяют наблюдать редкие события.

Осциллографы смешанных сигналов

Комбинируют функции обычного осциллографа и логического анализатора. Позволяют одновременно наблюдать аналоговые и цифровые сигналы.

Принцип работы цифрового осциллографа

Современные цифровые осциллографы работают по следующему принципу:

1. Входной аналоговый сигнал поступает на аттенюатор и усилитель.
2. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) преобразует сигнал в цифровую форму.
3. Оцифрованные данные сохраняются во внутренней памяти осциллографа.
4. Цифровой процессор обрабатывает сохраненные данные.
5. Результаты отображаются на ЖК-дисплее в виде осциллограммы.

Такая архитектура обеспечивает широкие возможности по анализу сигналов, в том числе:

• Автоматические измерения параметров
• Математическая обработка сигналов
• Спектральный анализ
• Цифровая фильтрация
• Запись длинных последовательностей

Ключевые характеристики осциллографов

При выборе осциллографа важно учитывать следующие основные параметры:

Полоса пропускания

Определяет максимальную частоту сигнала, который может быть корректно отображен осциллографом. Должна быть как минимум в 5 раз больше максимальной частоты исследуемого сигнала.

Частота дискретизации

Количество выборок сигнала в секунду, которое может сделать АЦП осциллографа. Влияет на детализацию отображения быстрых процессов. Должна быть как минимум в 2,5 раза выше максимальной частоты сигнала.

Объем памяти

Определяет длительность сигнала, которую можно записать на максимальной частоте дискретизации. Больший объем памяти позволяет захватывать более длинные последовательности.

Количество каналов

Определяет число сигналов, которые можно одновременно наблюдать. Типичные значения — 2 или 4 канала.

Разрешение по вертикали

Разрядность АЦП осциллографа. Влияет на точность измерения амплитуды. Типичные значения — 8 или 12 бит.

Применение осциллографов

Осциллографы широко используются в следующих областях:

• Разработка и отладка электронных устройств
• Тестирование и контроль качества электронной продукции
• Ремонт электронной техники
• Научные исследования
• Образование

Конкретные примеры применения осциллографов:

• Анализ сигналов в цифровых и аналоговых схемах
• Измерение параметров источников питания
• Тестирование высокоскоростных цифровых интерфейсов
• Анализ джиттера в системах связи
• Поиск неисправностей в электронных устройствах

Выбор осциллографа под конкретные задачи

При выборе осциллографа необходимо учитывать специфику решаемых задач:

Для работы с цифровыми схемами

Требуется высокая частота дискретизации и большой объем памяти для захвата длинных цифровых последовательностей. Желательно наличие режима декодирования цифровых протоколов.

Для анализа ВЧ-сигналов

Необходима широкая полоса пропускания, малый уровень собственных шумов, возможность спектрального анализа.

Для измерения параметров источников питания

Важны высокое разрешение по вертикали, наличие дифференциальных пробников, специализированные функции анализа мощности.

Для образовательных целей

Ключевые факторы — простота использования, наглядность отображения, наличие встроенных обучающих материалов.

Правильный выбор осциллографа позволит эффективно решать поставленные измерительные задачи и получать достоверные результаты.

это прибор для измерения формы сигнала

Поделиться на Facebook

Поделиться в ВК

Поделиться в ОК

Поделиться в Twitter

Поделиться в Google Plus

Содержание:

• 1 Особенности и принцип работы
• 2 Устройство аппарата
• 3 Проведение измерений

Осциллограф — это устройство, который отображает формы напряжения за определенный временной отрезок. Благодаря ему можно измерить ряд параметров, в том числе силу тока, частоту, углы сдвигов фаз и пр. Его основная особенность – возможность видеть форму сигнала, который отражает все происходящее в просматриваемой цепи, так как в устройство встроен генератор напряжения.

Напряжение бывает постоянным либо переменным, график переменного, определенный прибором, будет значительно отличаться от правильной синусоиды. Как правило, этот сигнал принимается вольтметрами неточно, к тому же стрелочные вольтметры часто дают показатели, отличающиеся от показателей. Осциллографы же дают наиболее точные значения.

Особенности и принцип работы

Современные цифровые осциллографы воспроизводят сигнал на монитор, тут же записывают полученные параметры, которые формируют осциллограмму.

По ней можно определить:

• Тип сигнала.
• Типы значений на входе.
• Скорость изменения значения.
• Продолжительность импульса и паузы.

Помимо того, он помогает изучать сигнал периодических и прямоугольных импульсов.

Основная часть конструкции — электронно-лучевая трубка. По сути, это вакуумная радиолампа. На катоде излучаются электроны, они формируются в луч. При воздействии на люминофор, которым покрыт экран устройства изнутри, выделяется свет, который снаружи выглядит как светлая точка по центру дисплея.

В ЭЛТ расположены две пластинки, они направляют луч электронов в требуемую сторону. Он смещается в перпендикулярных по отношению друг к другу направлениях, благодаря чему формируется две системы координат.

Для демонстрации показателей напряжения на мониторе ЭЛТ нужно:

1. По горизонтали произвести отклонения луча, чтобы показания оказались прямо пропорциональны времени.
2. По вертикали показания должны быть пропорциональны напряжению.
3. Работа импортным и отечественным аппаратом

Измерение силы тока импортными приборами производится двумя клеммами:

• Одна подключается непосредственно на вход усилителя.
• Другая – это общий провод, идет на корпус.

Таким образом происходит фазовое измерение относительно уровня «земли». Для правильной эксплуатации устройства нужно определить, какая клемма является фазой. Обычно она выглядит как игла, а общая напоминает прищепку, так называемого «крокодил».

Существуют отличия в том, как пользоваться осциллографом отечественного производства. Стандарты наших изготовителей отличаются от зарубежных, поэтому подключение приборов иначе. Устройство имеет одинаковые штекеры диаметром 4 мм, поэтому приходится дополнительно выяснять, какой из них является фазой, чтобы произвести верное подключение:

1. Минус обычно длиннее фазы.
2. У «земли» есть оплетка черного или коричневого цвета.
3. Также на «земле» должна быть соответствующая маркировка, например «заземление».

Но зажимы часто ремонтируются, и вместо старых устанавливаются те штекеры, которые есть на данный момент. Чтобы определить, какой провод является фазой, а какой – «земле», до них надо поочередно дотронуться. При прикосновении к минусу экран покажет ровную полосу, к фазе – график в вид неровной синусоиды с помехами.

После определения назначения клемм можно проводить замеры в цепи. Обычно в ней есть общий провод, часто объединенный с заземлением. Если обнаружить его визуально не удается, подключаться придется к точкам, между которыми необходимо провести замер напряжения. Измерять можно после подключения токовое сопротивление с меньшим, чем у остальных, значением.

Очень удобен осциллограф с двумя каналами, или двухлучевой, он демонстрирует импульсы двух источников и сдвиг фаз. Часто при работе необходимо одновременно держать под контролем и ток, и напряжение цепи, для чего нужен осциллограф именно такого такого типа. Каналы отмечаются цифрами I и II, «земля» выведена на корпус. Так как минусы идут на корпус, нельзя подключать их к разным участкам цепи. Существенный недостаток этой модели – невозможность наблюдать за разными напряжениями и получение недостоверных сведений из-за возникновения короткого замыкания в цепи.

Конструкция подобных приборов имеет небольшую асимметрию, поэтому синхронизация канала I обычно лучше, чем II. Поэтому рекомендуется канал I использовать для замеров напряжения, II – тока.

Устройство аппарата

На лицевой части прибора расположены регуляторы настройки, а также потенциометры, которые управляют каналами. Там же находятся регуляторы яркости, фокусировки, синхронизации и развертки, а также переключатель, на который нанесены символы в виде прямой и волнистой черты, он переводит аппарат в разные состояния. При переключении регулятора вверх происходит поступление и переменного, и постоянного тока, вниз – только переменного. Это позволяет измерять даже крайне небольшое малое напряжение при больших показателях постоянного. Чтобы провести такие замеры, нужно подключить конденсатор к входу усилителя. В этом случае вход будет закрыт, а низкочастотные сигналы будут малозаметны, чтобы их измерить, вход открывают.

Также есть среднее положение тумблера, при нем усилитель отключают от входа, замыкание идет на корпус, таким образом устанавливается развертка.

Там же, на передней части, располагается экран с секторами, к которым происходит привязка масштаба в горизонтальной и вертикальной плоскости. По горизонтали он измеряется в секундах, по вертикали – в вольтах на деление. Всего есть 6-10 секторов горизонтально, 4-8 вертикально. На линии, идущие по центру, нанесены деления, которые разбивают их на 5 или 10 равных частей, это помогает более точным расчетам.

Вертикальный масштаб регулируется настройками чувствительности измеряемого канала. Его можно менять как плавно, так и ступенчато, возможные значения, которые можно задать, отражены рядом с монитором.

Ручка с рисунком в виде двунаправленной стрелки нужна, чтобы перемещать графики канала вниз и вверх. Рядом с ручкой графически указано, куда ее нужно повернуть, чтобы уменьшить или увеличить значение. Ручки регулировки одинаковы для обоих каналов. Цифровой осциллограф имеет ряд дополнительных настроек. Следует отметить, что они стали очень популярны, так как намного проще в управлении, чем аналоговые, которые уже уходят в прошлое.

Проведение измерений

Так как любой осциллограф замеры делает визуально, образуется риск появления высокой погрешности. Развертка имеет низкую линейность, вследствие чего погрешность в 5 % образуется при замерах частоты и сдвигов фаз. Этот минус нивелируется при увеличении графика на 90 % экранной площади, а при замерах частоты и напряжения тумблеры усиления сигнала на вход и скорость развертки должны находиться в крайнем положении справа.

При проведении замеров смотрят значения масштаба по вертикали. Для этого нужно:

• Соединить обе клеммы на входе.
• Тумблер переключить в режим, подходящий соединению. Переключателем со стрелкой привести линию развертки к горизонтальной отметке на дисплее.
  
• После того как вы переключили прибор в режим измерения на вход, будет подан импульс, который необходимо исследовать. Одновременно нужно использовать тумблеры, регулирующие режимы. Карманные модификации прибора сложнее тем, что имеют большее количество доступных регулировок.
• После этих действий на монитор параметры выводятся в виде графика. Для расчета высоты нужно переключателем с рисунком двусторонней стрелки совместить высшую точку синусоиды с вертикальной линией, идущей по центру. На этой линии есть градуировка, благодаря которой легко рассчитать данные в цепи.

Прибор может измерять временные периоды, в том числе для сигнала, частота которого пропорциональна периоду и может быть измерена на любом промежутке графика. Более точные данные, и при этом более удобным способом, можно получить, используя точки пересечения графика с горизонтальной линией. Для этого развертка до начала работы должна быть установлена на горизонтальной оси. Тем же переключателем начало периода нужно перенести на последнюю линию слева на мониторе, затем рассчитать частоту при помощи формулы: единица, деленная на вычисленный период.

Для увеличения точности график нужно растягивать в горизонтальном направлении. При этом увеличение периода приведет к уменьшению частоты и наоборот. Погрешность считается низкой при показателях не больше процента, но такие показатели могут быть только при использовании цифровой модели.

Кроме этого, прибор позволяет узнать сдвиги фаз – то есть показатель расположения двух колебательных процессов по отношению друг к другу в частях периода. В этом случае единицей измерения будет единица угла. При одинаковом расположении сдвиг фаз у импульсов будет один и тот же, вне зависимости от частоты и периода. Точность обеспечивается тем же образом, что и при остальных замерах – максимальном увеличении графика на дисплее.

Обратите внимание, что аналоговые устройства для каждого канала графики импульса будут одного цвета и яркости, поэтому для них рекомендуется задавать собственную амплитуду, делая напряжение канала I как можно больше для лучшей синхронизации.

Разные моделей имеют небольшую разницу в работе, заметные отличия есть только у цифровых и аналоговых приборов. Выбирать, особенно новичку в работе с этим устройством, лучше цифровой, так как он проще в понимании и точнее в работе.

Жми «Нравится» и получай только лучшие посты в Facebook ↓

Поделиться на Facebook

Поделиться в ВК

Поделиться в ОК

Поделиться в Twitter

Поделиться в Google Plus

принципы действия, отличия, сферы применения

7 сентября 2020

подписаться подписаться

Осциллографы предназначены для измерения параметров электрических и оптических сигналов — напряжения, частоты, сдвига фаз, отношения сигнала к шуму и других.

Эти приборы незаменимы при проектировании, тестировании и ремонте интегральных схем, полупроводниковых и других устройств.

За десятилетия совершенствования осциллографов их характеристики существенно улучшились, а возможности применения — расширились. Производители разработали разные типы осциллографов. В наши дни широкое распространение получили цифровые приборы двух типов — стробоскопические и реального времени. Перед тем, как выбрать и купить осциллограф, нужно изучить сходства и различия устройств разных типов. В этом вам поможет настоящий обзор.

Содержание

• Немного истории
• Стробоскопические осциллографы
• Осциллографы реального времени
• Сравнение осциллографов разных типов
• Сферы применения осциллографов разных типов
• Тенденции совершенствования осциллографов
• Выводы

Немного истории

История осциллографов началась в далёком 1893 году, когда учёный Андре Блондель из Франции создал магнитоэлектрический прибор для регистрации характеристик сигналов. Этот первый осциллограф, крайне примитивный по сегодняшним меркам, выводил результаты измерений на движущуюся ленту с помощью маятника с чернилами. Большое количество трущихся деталей значительно снижало точность устройства. Полоса его пропускания также была небольшой — всего 10-19 кГц.

Блондель Андре-Эжен, физик, специалист в области электротехники, изобретатель электромеханического осциллографа

1897 год был ознаменован изобретением электронно-лучевой трубки — устройства, давшего осциллографам новую жизнь. Первую модель прибора, оснащённого ЭЛТ, в 1932 году продемонстрировала английская компания A. C. Cossor.

Вторая мировая война затормозила развитие измерительной техники. После её окончания началось стремительное распространение осциллографов во многих странах мира, в первую очередь — в Америке и Европе.

В 1946 году был изобретён первый в мире осциллограф с ждущей развёрткой — такой, которая срабатывает только тогда, когда присутствует исследуемый электрический сигнал.

Из года в год улучшались характеристики осциллографов — повышалась их точность, расширялась полоса пропускания. Тем не менее, всё это время неизменным оставалось одно — все измерительные приборы были аналоговыми. Революционным событием стало создание в 1985 году первых цифровых осциллографов, предназначенных для научного центра CERN. Их разработала компания LeCroy, которая в последующие годы получала огромное количество заказов на свои устройства.

Появлению и бурному развитию цифровых осциллографов поспособствовало создание таких устройств, как:

• гибридные аналого-цифровые преобразователи, позволяющие точно и быстро переводить электрические и оптические сигналы в цифровую форму;
• компактных, информативных и энергоэффективных дисплеев, на которые выводится информация о результатах измерений;
• запоминающих модулей, позволяющих фиксировать выборки сигнала в памяти.

Аналоговые осциллографы, оснащённые электронно-лучевыми трубками, ушли на второй план далеко не сразу — слишком сильны были привычки и предпочтения учёных и исследователей второй половины XX века. Такие приборы отображали сигнал в режиме реального времени, они не позволяли масштабировать его и сохранять данные в памяти, поэтому со временем закономерно уступили свои позиции. Цифровые осциллографы оказались гораздо более функциональными, поэтому именно они в итоге завоевали рынок измерительного оборудования.

Совершенствуя цифровые приборы, разработчики создали несколько типов осциллографов — в частности, стробоскопические и реального времени. Модели, входящие в каждую из этих групп, имеют разные, хоть и частично пересекающиеся, сферы применения (подробнее об этом будет рассказано далее).

Стробоскопические осциллографы и устройства, работающие в реальном времени, имеют сходство, и оно — в тракте дискретизации (оцифровки) исследуемого сигнала. Последний подаётся на входной интерфейс прибора и переводится в цифровую форму в цепи предварительной обработки. Трансформированный таким образом сигнал отображается на экране осциллографа и сохраняется в его памяти. На этом сходства приборов разных типов заканчиваются, и начинаются принципиальные различия.

Стробоскопические осциллографы

У этих приборов есть другое название — осциллографы DCA (Digital Communication Analyzer, цифровые коммуникационные анализаторы). Их используют для изучения временных и амплитудных характеристик периодических сигналов, визуализации их формы.

Стробоскопический осциллограф N1092D серии DCA-M обладает высочайшей чувствительностью
благодаря уровню собственных шумов менее 5 мкВт

Принцип действия осциллографов DCA основывается на стробоскопическом эффекте. Анализ сигналов с их помощью производится в несколько этапов:

• исследуемый сигнал подаётся на стробоскопический смеситель, в который входят запоминающий модуль и диодная ключевая схема;
• при первом выполнении условий старта прибор захватывает группу выборок, разнесённых по времени;
• далее осциллограф смещает точку запуска и захватывает очередной набор выборок, которые отображаются на экране совместно с первой группой. Смещение происходит с помощью коротких строб-импульсов, создаваемых специальной схемой. Последняя обеспечивает фиксированный шаг считывания, на который и происходит сдвиг точки захвата;
• процесс повторяется, в результате чего строится осциллограмма с бесконечным послесвечением, сформированная по данным многочисленных считываний исследуемого сигнала.

Описанный принцип действия стробоскопических осциллографов обеспечивает высокую чувствительность и широкую полосу пропускания этих приборов. В настоящее время они являются наиболее чувствительными широкополосными устройствами.

Ключевое значение для работы стробоскопического осциллографа имеет шаг сдвига точки захвата сигнала. Частота дискретизации несущественна, объём памяти также не имеет большого значения, поскольку прибору при каждом запуске приходится захватывать и обрабатывать лишь несколько выборок.

Исследуемый сигнал можно не только наблюдать на экране осциллографа, но и подавать на компьютер или двухкоординатный самописец — для этого предназначен специальный низкочастотный выход.

Осциллографы реального времени

У этих устройств есть альтернативные названия — цифровые осциллографы DSO или MSO (Digital Storage Oscilloscope, Mixed Signal Oscilloscope, то есть цифровые запоминающие или предназначенные для работы со смешанным сигналом осциллографы.

Осциллограф реального времени MXR608A серии Infiniium MXR от Keysight Technologies

Исследование сигнала с помощью цифрового осциллографа реального времени проходит в несколько этапов:

• дискретизированный сигнал подаётся на вход прибора;
• интегральная схема, отвечающая за запуск осциллографа, ожидает наступления предварительно заданного события — той или иной кодовой последовательности, перепада напряжения или другого. После его наступления ИС запускает прибор;
• осциллограф в режиме реального времени захватывает непрерывную последовательность выборок изучаемого сигнала и выводит собранные данные на экран вместе с выборками, захваченными до запуска. Кроме того, эта информация сохраняется в памяти устройства.

Осциллограф DSO можно использовать в одном из двух режимов:

• периодическом (непрерывном). Прибор с определённой периодичностью захватывает и выводит на экран исследуемый сигнал, если выполняются заданные условия запуска. Появляется возможность «живого» изучения входящего сигнала, весьма ценная для специалистов, и именно поэтому периодический режим используют чаще всего;
• режиме однократного захвата. При работе в нём цифровой осциллограф однократно захватывает группу последовательных выборок и отображает собранные данные на экране. Пользователь получает возможность детально изучить интересующее его событие, в том числе растягивая изображение, измерить длительность импульса или его фронта, выполнить быстрое преобразование Фурье или математический анализ.

Для цифровых осциллографов реального времени критичен такой параметр, как объём памяти. Чем он больше, тем более широкое окно захвата сигнала есть в распоряжении пользователя. Это, в свою очередь, позволяет выявлять события, происходящие сравнительно редко. Кроме того, большой объём памяти прибора даёт возможность повысить точность измерений и математических расчётов. Это достигается путём увеличения частоты дискретизации и одновременного замедления развёртки.

Сравнение осциллографов разных типов

Перед тем, как выбрать и купить осциллограф, примите во внимание различия между приборами разных типов.

Выбирая осциллограф обращайте внимание на уровень шумов,
способ восстановления тактовой частоты и амплитудно-частотную характеристику

Отношение сигнал/шум

Рассматривая этот критерий, нужно учесть разрядность аналого-цифровых преобразователей и связанный с ней динамический диапазон осциллографов. Модели, работающие в реальном времени, имеют 8-разрядный АЦП (фактическое разрешение при этом нередко составляет всего 6 разрядов). Это сужает динамический диапазон таких осциллографов, повышает уровень шума и заставляет использовать аттенюаторы, чтобы изучаемые сигналы отображались корректно.

Стробоскопические устройства превосходят осциллографы DSO тем, что имеют на борту 14-разрядные АЦП. Это расширяет динамический диапазон приборов и снижает уровень шума. Появляется возможность исследовать сигналы, амплитуда которых варьируется от милливольт до единиц вольт, причём без применения аттенюатора.

Низкий уровень шумов позволил стробоскопическим осциллографам завоевать титул «золотого стандарта» в сфере измерений. Устройства реального времени, однако, не намерены уступать — их характеристики с каждым годом улучшаются, а отставание от стробоскопических осциллографов по такому критерию, как уровень шума, сокращается.

Технология восстановления тактовой частоты

Чтобы измерять джиттер, декодировать 10-битное кодирование и строить так называемые глазковые диаграммы, осциллографы должны восстанавливать тактовую частоту, примешанную к исследуемому сигналу. Восстановленная тактовая частота, по сути, играет для осциллографа роль опорной, поэтому технология её восстановления имеет большое значение. В прошлом использовалось только аппаратное восстановление, и эта система не была застрахована от ошибок — вне зависимости от того, какая (внутренняя или внешняя) тактовая частота использовалась.

Сравнительно недавно разработчики реализовали программную технологию восстановления тактовой частоты. Пионером в этом направлении стала американская компания Agilent Technologies (Keysight Technologies). Внедрение программных методов стало важным шагом на пути развития измерительной техники — ошибки исчезли, а качество работы цифровых осциллографов значительно повысилось.

Нужно принимать во внимание не только технологию восстановления тактовой частоты, но и алгоритм, по которому она выполняется. Используются алгоритмы JTF и OJTF, причём первый чаще всего реализован в стробоскопических осциллографах, а второй — в моделях реального времени. Алгоритм OJTF в значительной степени подавляет низкочастотный джиттер, и это нужно учитывать при использовании измерительного оборудования.

Стробоскопические осциллографы и осциллографы реального времени
могут строить глазковые диаграммы, гистограммы и измерять джиттер

Амплитудно-частотная характеристика

Результаты исследования сигнала напрямую зависят от частотных характеристик осциллографа, с помощью которого оно выполняется. Способность корректировать амплитудно-частотную характеристику — ещё одна особенность, которой отличаются друг от друга приборы разных типов:

• стробоскопические осциллографы, как правило, не корректируют АЧХ, поэтому имеют медленно снижающуюся частотную характеристику, напоминающую гауссову кривую;
• во многих осциллографах реального времени реализована технология цифровой коррекции на основе DSP (Digital Signal Processor, цифрового сигнального процессора). В отдельных моделях предусмотрено несколько отличающихся параметрами частотных характеристик. Замечено, что плоская АЧХ при чрезмерных для прибора скоростях спада и нарастания импульса может при измерениях давать подобие звона. Гауссова АЧХ в некоторых случаях порождает межсимвольные помехи, также искажающие результаты измерений. Исследователь, использующий цифровой осциллограф DSO, должен учитывать эти особенности и в каждом случае выбирать оптимальную частотную характеристику.

Цена

При схожих технических характеристиках цена осциллографов разных типов может существенно отличаться. Так, модель реального времени, имеющая полосу пропускания 50 ГГц, может стоить 300-400 тыс. долларов, тогда как полнофункциональный стробоскопический осциллограф с аналогичной полосой пропускания вполне реально приобрести меньше, чем за 150 тыс. долларов. Ответьте на вопрос о том, нужна ли высокая гибкость осциллографов DSO в вашем случае, и вы избежите неоправданных расходов.

Расширяемость

И стробоскопические, и DSO осциллографы отличаются друг от друга возможностями расширения. Современные модели позволяют:

• добавлять специализированные функции измерения;
• работать с программным обеспечением сторонних производителей, установленным на компьютере;
• увеличивать объём памяти для того, чтобы создавать более длительные записи;
• использовать большую номенклатуру дополнительных модулей и пробников;
• применять вспомогательные приспособления — комплекты для установки осциллографа в стойку, аккумуляторные батареи для автономной работы прибора и другие.

Базовый блок N1000A DCA-X с прецизионным анализатором формы сигналов N1060A

Выбирая осциллограф по такому критерию, как степень расширяемости, учитывайте не только существующие потребности, но и те, которые могут возникнуть в будущем.

Лёгкость изучения

Это — ещё одно отличие разных моделей осциллографов (как стробоскопических, так и реального времени). Студенты и начинающие пользователи быстрее начинают эффективное использование измерительного прибора, если он:

• имеет интуитивно понятный интерфейс;
• комплектуется учебными материалами;
• позволяет использовать встроенные обучающие сигналы;
• даёт доступ к презентациям, лабораторным работам и другим материалам, разработанным фирмой-производителем.

Сферы применения осциллографов разных типов

Если исследуемый сигнал периодически повторяется, и его можно захватить в определённом интервале реального времени, оптимально подойдёт стробоскопический осциллограф. Важную роль в данном случае играют такие особенности прибора, как широкий динамический диапазон и незначительный джиттер. Не менее важны модульная конструкция осциллографов стробоскопического типа и их сравнительно небольшая стоимость. Эти высокочувствительные приборы позволяют:

• исследовать временные и амплитудные характеристики сигналов пико- и наносекундного диапазонов, которые периодически повторяются;
• работать с уровнями сигналов, варьирующимися от милливольт до единиц вольт;
• изучать параметры импульсных и интегральных схем;
• строить глазковые диаграммы;
• измерять джиттер;
• исследовать переходные процессы, происходящие в быстродействующих приборах;
• решать некоторые другие задачи.

Чтобы наблюдать за слабыми импульсами, длительность которых измеряется наносекундами, понадобились бы широкополосные трубки и усилители сигнала, работающие на высоких частотах. Стробоскопические осциллографы сделали ненужным комбинирование этих приборов, которые с трудом совмещаются друг с другом. Они позволили масштабировать время изучаемого импульса без изменения его формы — а значит, многократно увеличить эквивалентную полосу пропускания.

При выборе осциллографа реального времени обязательно обращайте внимание на объём памяти

Можно сделать вывод: стробоскопические осциллографы, как правило, лучше других отвечают требованиям, действующим при производственном тестировании.

Если пользователю, выполняющему отладку оборудования, нужно организовать запуск прибора по сложно обнаруживаемым событиям, ему подойдёт осциллограф DSO, работающий в реальном времени. Такие приборы отличаются гораздо более высокой гибкостью, чем стробоскопические модели. Они позволяют:

• декодировать сигналы, закодированные по многим протоколам;
• начинать анализ по этим сигналам;
• тестировать оборудование по многочисленным стандартам;
• исследовать джиттер в расширенном режиме, причём по единственному захвату;
• в итоге — быстро и эффективно выявлять и устранять возникшие неисправности оборудования.

В недалёком прошлом стробоскопические осциллографы на несколько порядков превосходили устройства реального времени по собственному джиттеру и полосе пропускания. За последнее десятилетие осциллографы DSO, однако, значительно сократили этот разрыв. Грань между приборами разных типов, таким образом, оказалась почти стёртой.

Современные осциллографы реального времени имеют широкую полосу пропускания,
могут проводить расширенный анализ джиттера и практически не уступают стробоскопическим осциллографам

Тенденции совершенствования осциллографов

Одна из главных тенденций совершенствования цифровых осциллографов — расширение их полосы пропускания и повышение их быстродействия. По первому критерию предел современных устройств составляет 6-7 ГГц, время нарастания при этом составляет порядка 50-70 пикосекунд.

Ещё одна тенденция — расширение ассортимента портативных (мобильных) осциллографов. Внешне такие устройства очень напоминают сотовые телефоны. Портативные осциллографы, как правило, уступают стационарным лабораторным моделям по характеристикам, но превосходят их по удобству транспортировки и использования в полевых условиях. Портативными осциллографами управляют с помощью компьютера, на нём же выполняется обработка сигнала. Результаты наблюдений отрисовываются на мониторе ПК. Кроме того, появляется возможность сохранить результаты исследований на жёстком диске, поделиться ими по электронной почте или распечатать на принтере.

Свои тенденции развития господствуют в сегменте цифровых осциллографов класса Hi-End. Они оснащаются аналого-цифровыми преобразователями, работающими с чрезвычайно высокой (достигающей 10 гигавыборок в секунду) скоростью. Такие устройства отличаются очень малым временем, проходящим между записью сегментов. Благодаря этому осциллографы класса Hi-End обеспечивают высокую скорость сбора данных и их фиксации в памяти.

Выводы

Итак, если вы изучаете периодически повторяющиеся сигналы в большом динамическом диапазоне, имеющие малый джиттер, вам подойдёт стробоскопический осциллограф. В будущем вы с большой вероятностью сможете расширять его функциональность, обновляя и дополняя модули прибора. Вас порадует цена этого устройства — она будет гораздо более доступной, чем цена цифрового осциллографа реального времени.

Если вам нужно выполнять высокочастотные измерения и регистрировать параметры однократных и повторяющихся сигналов, исследовать джиттер, запускать осциллограф по редким и сложно выявляемым событиям, ваш выбор — модель, работающая в реальном времени. При схожих характеристиках она будет дороже, чем стробоскопическое устройство, но обеспечит вам максимальную гибкость её эксплуатации.

Возникают сложности при выборе того или иного типа осциллографа? Воспользуйтесь профессиональной помощью специалистов компании «Диполь». Мы изучим ваши потребности и порекомендуем модели, которые оптимально подойдут именно вам.

Что измеряет осциллограф?

Большинство потребительских товаров включают электронные схемы или компоненты, и осциллограф используется на протяжении всего процесса проектирования продукта для проверки этих компонентов. Но что такое осциллограф? А что измеряет осциллограф?

Осциллограф — это прибор, который графически отображает электрические сигналы и показывает, как эти сигналы изменяются во времени. Инженеры используют осциллографы для измерения электрических явлений и быстрого тестирования, проверки и отладки своих схем. Основная функция осциллографа заключается в измерении волн напряжения. Эти волны отображаются на графике, который может многое рассказать о сигнале, например:

• Значения времени и напряжения сигнала.
• Частота колебательного сигнала.
• «Движущиеся части» цепи, представленные сигналом.
• Частота появления определенной части сигнала относительно других частей.
• Является ли неисправный компонент искажающим сигнал.
• Какая часть сигнала представляет собой постоянный ток (DC) или переменный ток (AC).
• Какая часть сигнала является шумом и меняется ли шум со временем.

На самом базовом уровне график, отображаемый на осциллографе, показывает, как сигнал изменяется во времени, при этом напряжение отображается вертикально по оси Y, а время — по горизонтали по оси X.

 

 

Интенсивность или яркость сигнала на дисплее осциллографа иногда называют осью Z. В осциллографах с цифровым люминофором (DPO) ось Z может быть представлена ​​цветовой градацией дисплея.

 

 

Для получения дополнительной информации о восстановлении сигналов, целостности сигнала и измерениях формы сигнала прочтите основные сведения об осциллографах.

Хотя осциллографы в основном предназначены для измерения напряжения, они могут обнаруживать и измерять множество других сигналов, в том числе:

Ток

Существует несколько способов использования осциллографа для измерения тока; можно было бы измерить падение напряжения на шунтирующем резисторе. Другой — просто использовать токовый пробник.

Звук

Звук можно измерять с помощью осциллографа. Вам понадобится преобразователь (для «преобразования» аудиосигнала в напряжение), который вы затем подключите к каналу на осциллографе. Затем вы отобразите сигнал как соответствующее напряжение в зависимости от времени.

Емкость

Хотя осциллограф не дает прямого измерения емкости, его можно использовать для измерения постоянной времени, чтобы найти реальную емкость электрической системы или компонента с помощью генератора сигналов произвольной формы.

Напряжение постоянного тока

Большинство современных осциллографов позволяют автоматически измерять напряжение постоянного тока. Однако вы можете измерить его вручную, «подсчитав» вертикальные сетки и умножив на вольты на деление.

Частота

Подобно постоянному напряжению, большинство современных осциллографов измеряют частоту автоматически. Однако можно рассчитать частоту вручную, рассчитав период сигнала (используя курсоры или горизонтальную сетку) и разделив 1 на период, чтобы получить частоту.

Индуктивность

Если у вас нет измерителя LCR, вы можете измерить индуктивность с помощью осциллографа и функционального генератора. Это будет простое измерение со значением неопределенности от 3 до 5%.

Найдите осциллограф, подходящий для вашего приложения

Не все осциллографы одинаковы. Поэтому, прежде чем принимать решение о том, в какую машину инвестировать, важно понять требования вашего проекта и тип осциллографа, который вам может понадобиться для получения наиболее эффективных и точных измерений.

При выборе осциллографа необходимо учитывать ряд факторов, включая полосу пропускания, время нарастания, частоту дискретизации, плотность каналов и совместимые пробники. Прочтите наш обзор того, как выбрать осциллограф, или изучите всю линейку осциллографов, чтобы найти тот, который подходит для вашего приложения.

Что такое осциллограф? — Определение из WhatIs.com

По

• Участник TechTarget

Осциллограф — это лабораторный прибор, обычно используемый для отображения и анализа формы электронных сигналов. По сути, устройство рисует график зависимости мгновенного напряжения сигнала от времени.

Типичный осциллограф может отображать сигналы переменного тока (AC) или пульсирующего постоянного тока (DC) с частотой от приблизительно 1 герца (Гц) до нескольких мегагерц (МГц). Осциллографы высокого класса могут отображать сигналы с частотой до нескольких сотен гигагерц (ГГц). Дисплей разбит на так называемые горизонтальные деления (hor div) и вертикальные деления (vert div). Время отображается слева направо на горизонтальной шкале. Мгновенное напряжение отображается на вертикальной шкале, причем положительные значения идут вверх, а отрицательные — вниз.

Самая старая форма осциллографа, которая до сих пор используется в некоторых лабораториях, известна как электронно-лучевой осциллограф . Он создает изображение, заставляя сфокусированный электронный луч двигаться или перемещаться по рисунку по поверхности электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Более современные осциллографы электронно воспроизводят действие ЭЛТ, используя жидкокристаллический дисплей (жидкокристаллический дисплей), аналогичный тем, которые используются в ноутбуках. В самых сложных осциллографах для обработки и отображения сигналов используются компьютеры. Эти компьютеры могут использовать любой тип дисплея, включая CRT, LCD и газовую плазму.

В любом осциллографе горизонтальная развертка измеряется в секундах на деление (с/дел), миллисекундах на деление (мс/дел), микросекундах на деление (с/дел) или наносекундах на деление (нс/дел). Вертикальное отклонение измеряется в вольтах на деление (В/дел), милливольтах на деление (мВ/дел) или микровольтах на деление (мкВ/дел). Практически все осциллографы имеют регулируемые параметры горизонтальной развертки и вертикального отклонения.

На иллюстрации показаны два распространенных сигнала, которые могут отображаться на экране осциллографа. Сигнал вверху представляет собой синусоиду; сигнал внизу представляет собой линейную волну. Из этого изображения видно, что оба сигнала имеют одинаковую или почти одинаковую частоту. Они также имеют примерно одинаковую амплитуду от пика к пику. Предположим, что скорость горизонтальной развертки в этом случае составляет 1 мкс/дел. Затем обе эти волны завершают полный цикл каждые 2 мкс, поэтому их частоты составляют приблизительно 0,5 МГц или 500 кГц. Если вертикальное отклонение установлено, скажем, на 0,5 мВ/дел, то обе эти волны имеют размах амплитуд приблизительно 2 мВ.

В наши дни типичными высококачественными осциллографами являются цифровые устройства. Они подключаются к персональным компьютерам и используют их дисплеи. Хотя в этих машинах больше не используются сканирующие электронные лучи для создания изображений волновых форм на манер старого электронно-лучевого «скопа», основной принцип остался прежним. Программное обеспечение управляет скоростью развертки, вертикальным отклонением и множеством других функций, которые могут включать:

• Хранение осциллограмм для дальнейшего использования и сравнения
• Отображение нескольких осциллограмм одновременно
• Спектральный анализ
• Портативность
• Вариант питания от батареи
• Возможность использования со всеми популярными операционными платформами
• Увеличение и уменьшение масштаба
• Многоцветные дисплеи

Последнее обновление: декабрь 2021 г.

СБОМ

Спецификация программного обеспечения (SBOM) — это список всех составляющих компонентов и программных зависимостей, участвующих в разработке и доставке приложения.

ПоискСеть

• беспроводная ячеистая сеть (WMN)

  Беспроводная ячеистая сеть (WMN) — это ячеистая сеть, созданная путем соединения узлов точек беспроводного доступа (WAP), установленных в …

• Wi-Fi 7

  Wi-Fi 7 — это ожидаемый стандарт 802.11be, разрабатываемый IEEE.

• сетевая безопасность

  Сетевая безопасность охватывает все шаги, предпринятые для защиты целостности компьютерной сети и данных в ней.

ПоискБезопасность

• Что такое модель безопасности с нулевым доверием?

  Модель безопасности с нулевым доверием — это подход к кибербезопасности, который по умолчанию запрещает доступ к цифровым ресурсам предприятия и …

• RAT (троянец удаленного доступа)

  RAT (троян удаленного доступа) — это вредоносное ПО, которое злоумышленник использует для получения полных административных привилегий и удаленного управления целью . ..

• атака на цепочку поставок

  Атака на цепочку поставок — это тип кибератаки, нацеленной на организации путем сосредоточения внимания на более слабых звеньях в организации …

ПоискCIO

• пространственные вычисления

  Пространственные вычисления широко характеризуют процессы и инструменты, используемые для захвата, обработки и взаимодействия с трехмерными данными.

• Пользовательский опыт

  Дизайн взаимодействия с пользователем (UX) — это процесс и практика, используемые для разработки и внедрения продукта, который обеспечит позитивное и …

• соблюдение конфиденциальности

  Соблюдение конфиденциальности — это соблюдение компанией установленных правил защиты личной информации, спецификаций или …

SearchHRSoftware

• Поиск талантов

  Привлечение талантов — это стратегический процесс, который работодатели используют для анализа своих долгосрочных потребностей в талантах в контексте бизнеса .